从大型压裂施工作业谈辅助装备的集成配套

压裂机组辅助配套装备是大型施工作业的重要组成部分。在介绍大型压裂施工作业辅助配套状况的基础上,指出了压裂施工辅助装备研发技术方案,包括配液及配酸装备、储液系统、储砂和供砂装备、供液和供酸装备及地面高低压连接管汇。最后从整体配套方案、集群控制方案及安全与环境保护方案等3方面介绍了辅助装备与压裂机组的集成配套。研究压裂机组辅助配套装备的集成配套将对提升我国压裂设备制造及压裂工艺的创新力有积极作用。     

适合中国大型页岩气压裂成套装备的解决方案

针对中国页岩气勘探开发的特点,通过对北美大型页岩气压裂成套装备和中国页岩气储藏地理条件的分析研究,提出了适合中国大型页岩气压裂成套装备的连续作业解决方案。该方案包括连续管作业系统、连续供液系统、连续输砂系统、混砂系统、高压注入系统、返排液处理系统和智能控制与数据处理系统。该套装备具有如下功能和作用:可在有限井场空间实现大规模压裂作业,减少了现场工作人员;车载化和轻量化设计解决了设备在页岩气储藏地区狭窄崎岖道路上的行驶问题;连续配液和连续加砂系统实现了大规模作业的连续性,并提高了作业效率和安全性,压裂基液在线式混配既节约又环保;混砂车不仅可以实现大排量,而且可以实现纤维添加和脉冲间歇加砂;压裂返排液处理系统实现了水资源的节约和有效利用,也实现了达标排放,节能环保;智能控制与数据处理系统不仅可远程控制现场设备作业,还可进行现场数据的采集、处理和远程传输,保证作业的安全性和稳定性。     

水平井分段转向酸酸化压裂技术

针对大牛地气田下古生界碳酸盐岩储层普通酸化压裂工艺存在的酸液滤失控制差、酸岩反应速度快、酸蚀作用距离较短等问题,利用水平井多级管外封隔器分段转向酸化压裂工艺技术对奥陶系马家沟组储层进行了尝试。实际应用表明：转向酸与岩层反应剩下的残酸和鲜酸形成黏度差,具有很好的降滤及分流转向性能;酸化压裂管柱采用酸化压裂、生产联作管柱＋裸眼封隔器＋压裂滑套一体化结构,实现了一趟管柱完成裸眼分段完井、分段酸化压裂、排液、投产一体化作业,并获得了无阻流量为５. ９２×１０４ｍ３ ／ ｄ 的高产气流。     

压裂工具动态模拟试验信息处理方法研究

为保障压裂施工作业时压裂工具的可靠性,设计了压裂工具动态模拟试验信息监测系统。该系统可实时监测压力、流量和砂比等参数,同时提出了判断压裂工具冲蚀破坏的数据融合方法。系统采用分布式设计方案,上位机监测软件采用多传感器数据融合技术进行数据处理,消除了传感器不确定性误差对系统的影响;下位机采用PROFIBUS总线实现与现场设备之间的数据通信。现场应用结果表明,通过监测数据可判断压裂工具是否发生冲蚀破坏,有效预防压裂事故发生。     

压裂工具动态模拟试验信息处理方法研究

为保障压裂施工作业时压裂工具的可靠性,设计了压裂工具动态模拟试验信息监测系统。该系统可实时监测压力、流量和砂比等参数,同时提出了判断压裂工具冲蚀破坏的数据融合方法。系统采用分布式设计方案,上位机监测软件采用多传感器数据融合技术进行数据处理,消除了传感器不确定性误差对系统的影响;下位机采用PROFIBUS总线实现与现场设备之间的数据通信。现场应用结果表明,通过监测数据可判断压裂工具是否发生冲蚀破坏,有效预防压裂事故发生。     

大型压裂施工装备优化配套

为满足大排量、大液量压裂施工的要求,对油田现有压裂装备进行了优化配套组合,并对多级供液体系、地面高低压流程的优化配置以及施工数据采集系统进行技术对接,实施多车组联合作业施工,使多套压裂机组实现了集中控制。大型压裂装备经优化配套后,在安深1井进行了页岩气大型压裂施工。累计泵入时间220 min,总入井液量2 271.93 m3,施工排量9.00～10.73 m3/min,平均排量10.33 m3/min,累计加砂75.21 m3,施工压力41.4～54.1 MPa。施工取得圆满成功,各项技术指标达到设计要求。     

连续混配供酸车的研发与应用

针对常规酸化作业存在的准备时间长、劳动强度大、操作精度低、酸气及残酸造成人身伤害和环境污染等问题,设计了一种全自动连续混配供酸车。该设备可使原酸、清水及各类添加剂按比例自动混合后供给压裂泵车进行酸化施工作业,实现即配即用的在线式混配酸化作业,保证了酸液的质量控制和作业的连续稳定。在简要介绍该供酸车的结构原理后,阐述了其关键技术,包括耐酸蚀性能、酸气处理系统、酸气质量监控技术以及自动控制系统。在长庆区块的现场试验中,连续混配供酸车工作可靠,酸化作业平稳正常,酸液性能明显提升,作业现场酸液无滴漏、酸气零排放。该供酸车的研发为该区块下古储层的高效开发提供了设备保障。     

压裂配液、供液工艺技术的改进与应用

常规压裂地面配液、供液工艺技术大多采用先配液、大罐储存,再进行压裂施工的模式进行,但随着非常规油气藏勘探开发的深入,压裂施工的规模不断加大,常规压裂地面配、供液工艺技术难以满足大型压裂的需求。针对这一问题,对大型压裂地面配液、供液工艺技术进行了深入研究,提出了现场配液、多级供液、多体系相互无缝切换的压裂施工配、供液技术,采用该技术在河南油田泌页HF1井和洛伊盆地屯1井进行了现场应用,压裂取得圆满成功,为大型非常规压裂施工提供了技术支撑。     

二氧化碳压裂供液系统设计

在CO_2压裂技术早期应用过程中,使用常规CO_2槽车和CO_2增压泵车作为压裂车的主要供液设备,施工过程中由于增压泵车的抽吸作用和地面管路的摩阻,使得CO_2槽车中处于临界状态的液态CO_2部分气化,导致施工排量难以提高且极不稳定,影响施工的正常进行。针对液态CO_2气化导致的压裂装备走空泵、排量波动、持续供液难等问题,主要从气体增压装置、控制系统、CO_2储罐及地面管汇四部分对供液系统进行设计,通过现场多井次的应用表明该供液系统可大幅提高施工排量,保持整个施工过程的排量平稳,为CO_2压裂技术的现场成功应用奠定了坚实的基础。文章主要从技术分析、系统功能、系统结构、现场应用四个方面介绍该供液系统。     

大型压裂现场配套技术

为满足大排量、大液量、大规模压裂施工要求,对油田现有压裂装备进行优化配套组合,并对多级供液体系、地面高低压流程的优化配置以及施工数据采集系统进行技术对接,实现和对外车组(哈里伯顿、西部钻探)联合作业施工。大型压裂装备经优化配套后,在鸭5-1H井大型压裂施工,施工取得圆满成功,各项技术指标达到设计要求。     

致密砂岩交替注酸压裂工艺技术

为进一步扩大致密砂岩储层压裂有效改造体积,提高多尺度裂缝的复杂程度,结合压裂与酸化技术的优势,开展了交替注酸压裂技术研究。阐述了致密砂岩交替注酸压裂工艺的机理及作用;利用压裂裂缝模拟软件,对交替注酸模式及交替注入参数进行了正交模拟优化;结合储层特性及交替注酸压裂工艺要求,对交替注入段塞中的酸液及顶替液类型进行了优化。研究表明:前置液造缝缝长达到总设计缝长的70%左右时,即可进行多级交替注酸工艺;交替注酸泵注过程中,每级顶替排量以阶梯递增式注入、每级顶替液量按递减式注入、增大顶替液黏度及增加交替注入级数等方式,都有利于提高酸液在裂缝中的波及范围及均匀分布程度。现场试验表明,多级交替注酸压裂工艺压裂后增产及稳产效果显著高于常规改造工艺,可提高致密砂岩油气藏压裂有效性及改造效果。该技术可为致密砂岩储层的有效压裂提供技术支持。     

不动管柱多层压裂及排液一体化技术探讨

不动管柱多层压裂排液一体化技术主要采用一趟管柱对油层实施压裂,在不动管柱情况下,排液求产,此外还可通过提升管柱及井下工具结构设计的合理性,实施井下压力与压后井温的监测,从而实现压裂、排液、求产、井压井温测试的融合,既减轻了压裂液浸泡储集层时间过长而对储集层的损害,改善了作业环境,降低了作业成本。     

考虑基岩向井筒供液的压裂水平井非稳态模型

应用Green函数和Newman积原理,建立了基岩和压裂缝同时向水平井筒供液的井筒与油藏耦合的压裂水平井非稳态模型,并给出一种由拟牛顿法和PSO算法结合求解的新方法。该方法结合了两种方法的优点,求解快速准确。该模型能够准确地对水平井和带压裂缝的压裂水平井进行产能计算,并结合实例与前人方法进行了对比。研究了裂缝对水平井压力和流量分布的影响,并对水平井流量的影响参数进行了分析。压裂缝渗透率是影响井筒流量来源的主要因素,当压裂缝渗透率很大时,井筒流量主要来源于压裂缝;而压裂缝渗透率很小时,井筒主要由基岩供液,压裂缝流量相对较少。     

新型正向定位起下一次管柱的多层压裂充填系统

有效的多层压裂增产措施通常需要在井筒内外用多次起下管柱进行射孔和放置压裂充填设备。本文介绍的新系统只需一次起下作业管柱就可将封隔器、筛管和砾石充填工具下入井中进行多次单独的压裂作业 ,从而对多油层井段实施增产措施。该系统保证每次作业时下放工具可正向定位。     

玉裂排液作业的气举管柱

为了保持油田稳产和减缓产量递减,各类油田均采取压裂或酸压施工增产措施。但有些油田,特别是低压低渗透油藏,增产措施作业后的入井流体靠地层能量不足以返排至地面,入井流体的返排必须依靠其他排液方式才能够实现。为此,中国石油吐哈油田公司工程技术研究院研制了压裂排液作业的气举管柱。     

勘探六号平台首次压裂作业圆满成功

<正>2011年12月25日,上海海洋石油局勘探六号平台进行NB14-2-1井压裂作业,也是该平台首次压裂作业获得圆满成功。其中最重要的主压裂作业,始终将环空压力保持在2 900~3 050 psi之间,以确保LPR-N阀打开。与此同时,在分别向两个缓冲罐供液的同时,及时将泥浆池剩余胶液进行汇总,从而大     

压裂机组自动控制系统的研究

针对油田恶劣的自然环境、仪器设备操作复杂等弊病，提出了采用工业控制计算机控制的压裂机自动控制系统。该自动控制系统将压裂车、混砂车和仪表车三者有机地联系起来，形成一个整体，主要构件是远程控制单元RCU、通讯网络和上位机。该控制系统可极大提高压裂设备的可靠性及压裂作业的经济性，大大减轻操作者的劳动强度，减少作业人数，提高作业效率，因此，具有较大的推广应用价值及广阔的市场前景。     

磨溪气田雷一~1气藏低渗改造效果分析与评价

两年多来,针对川中磨溪气田雷一～1气藏储层特征,进行了低渗改造攻关。采用了基岩酸化、前置液酸压裂、胶凝酸酸压裂和加砂压裂等工艺措施。经过效果分析及评价,认为酸压裂如加砂压裂优于基岩酸化。建议磨溪气田酸压裂要重视控制酸滤失和缓速;加砂压裂要改进压裂液性能和交联方式。     

海上油气田工程压裂作业船及装备配置技术探讨

用于海上油气田的压裂作业船具备高效性和安全性,具有优越的操控性能和良好的稳定性,配备了先进的船舶航行系统、动力定位系统和强大的动力系统。全船配备的压裂作业设备包括支撑剂存储装置,酸液和胶液存储装置,搅拌混合系统,各类液体和化学药剂添加系统,压裂作业泵系统,中央控制室以及数据采集系统,完备的质量控制体系,安全的作业管线和快速脱离装置。压裂作业船能连续施工作业,效率高,安全可靠。     

压裂用可折叠软体储液罐的研制及应用

页岩气开采压裂作业规模大,对储液罐的需求量大,由于传统的钢制储液罐不可折叠,只能一车一罐运输,且在井场占地面积大,因此为减少储液罐占地面积,降低成本,研制了一种压裂作业用可折叠软体储液罐。文章介绍了可折叠软体储液罐的工作原理及结构、ANSYS模拟设计计算、先导试验及经济性分析等。现场应用表明,该罐可满足压裂作业的储液需要,可大幅度减少占地面积,降低运输及施工费用,且可在油气田废液临时储存、应急抢险、环保治理、安全生产方面发挥作用。